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矿池矿机都太贵?筹备好纸笔,跟我手算BTC!

更新时间:2021-07-17 23:54点击:

这篇文章给了大家一个新的思路,那就是。。。哪个说不烧钱就不可以挖矿了!大家一块儿看一看老外是如何使用纸和笔来人肉手“挖”BTC的。事实上,用于挖矿的SHA-256算法其实还算是比较容易的了,而且可以手工计算出来。毫无疑问,这个过程一定要比GPU或CPU的速度慢上N倍,而且还会被人感觉有的不切实质。
但自己拿纸和笔手工完成一次挖矿算法的计算,确实可以叫你愈加深入地知道整个算法的工作机制。
下图显示的是大家用纸和笔手工计算的一轮SHA-256:

(图:BTC手算挖矿过程)


挖矿是BTC系统整体安全的一个重要部分,挖矿的思路如下:BTC矿工将一系列BTC买卖组织到一个区块中,然后重复实行N次加密散列计算(哈希计算),直到发现了某个特殊的哈希值为止。
此时,区块已经成功被“挖”出,并且成为了BTC区块链的一个部分。事实上,计算任务本身是没什么意义的,但因为发现一个成功的区块很不简单,如此就可以确保他人没办法接管BTC系统了。


一个加密散列函数可以接收很多输入数据,并输出一个不可预测的输出值。对于BTC来讲,它所用的哈希散列函数名叫SHA-256,为了提供额外的安全保护功能,BTC用了两次SHA-256函数,也就是所谓的双重SHA-256。
在BTC系统中,一次成功的哈希是以足够多的0开始的。就像你在日常极少会见到以多个0结尾的手机号或者身份证号一样,大家也非常难找到什么哈希值是以多个0起始的。但在BTC系统中,所有都是以指数倍形式增加的。现在,一次成功的哈希需要以大约17个0起始,所以哈希计算的成功率大约为1/1.4×1020。换句话说,探寻到一个正确的哈希值其困难程度比大海捞针还要难。
下面这张图片显示了BTC区块链中的一个区块与相应的哈希。下图中,黄色标注的哈希字节用于生成区块哈希。大伙可以看到,计算出来的哈希是以足够多的0开始的,而目前就已经挖矿成功了。

(图:BTC所用的SHA-256哈希算法)


SHA-256哈希算法的输入数据块为512位(64字节),结合加密数据,并生成一个长度为256位(32字节)的输出值。SHA-256算法由64次相对容易的重复计算组成,下图显示的是其中一轮计算,其中以8个4字节数据作为输入,从A到H,实行一系列计算之后,并生成新的A-H的值。


具体的计算过程请参考中本聪的BTC白皮书。


大家在下面给大伙演示了怎么用纸和笔人肉计算刚刚所描述的SHA-256哈希计算。我一个人达成了挖矿过程中的一轮哈希计算,整个过程大约花费了16分钟左右的时间。
下图显示的是BTC区块的最后一轮哈希计算,计算出来的结果用黄色部分标注出来了。末尾部分的多个0表示这是一次成功的哈希计算。


SHA-256散列计算中的每个步骤都可以在数字逻辑(容易的布林运算和32位求和)中轻松达成,因此自概念的ASIC芯片可以在硬件上高效地达成SHA-256算法,并且可以在一块芯片上并行地进行数百轮哈希计算。下图显示的是一块挖矿芯片,它的计算速度为2-3 Ghash/秒:(现在矿机芯片通常都是10THash/s起步)


相比之下,莱特比、狗币与类似的山寨币所用的是scrypt哈希算法,而这种哈希算法是非常难在容易的硬件上达成的。它需要在内存中存储1024个不一样的哈希值,然后以一种不可预测的方法来进行组合计算,并生成最后的值。
因此,scrypt哈希算法跟SHA-256相比,它将需要更多的电路板与存储器(显卡是最佳解决方法,特别是Nvidia推出的Tesla P100)你也可以从挖矿速度和硬件上获悉,毕竟挖这部分山寨币的速度(scrypt)可比挖BTC(SHA-256)的速度要慢好几千倍。


SHA-256算法其实是很简单的,容易到足以手工计算出来。但,用于对BTC买卖进行签名的椭圆曲线算法却是非常难手工进行计算的,由于它将会涉及到32字节整数的乘法运算。进行一轮SHA-256哈希计算用掉了我16分45秒的时间,依据这个速度来看,对一个完整的BTC区块(128轮)进行哈希计算将需要连续计算1.49天,即天天计算0.67哈希。
相比之下,目前的BTC挖矿硬件每秒可以进行好几兆的哈希计算,这可比手工计算要快好多好多。毫无疑问,BTC人肉挖矿一定是不切实质的。


有一个Reddit的读者问了我关于体能消耗的问题。其实整个过程并无需消耗太多的体力,假设人体静息代谢率为1500大卡天天,手工计算哈希所消耗的能量大约为1000焦耳/hash。
而硬件挖矿的平均消耗为1000兆哈希/焦耳。这也就意味着,人肉挖矿的能量本钱是硬件挖矿本钱的10^16倍左右。
考虑到食物问题的话,一个一般的甜甜圈价格为0.23美金,能量为200卡路里。电费大概是0.15美金/千瓦时,因此每计算一个哈希的本钱比硬件挖矿的本钱要高出6.7×10^8倍。非常明显,我并不计划依赖人肉挖矿来挣钱,而且我还没有把计算所需的纸和笔的本钱算进来呢。

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